新型静电滤油机的特点及应用

谢尉扬，冯向东

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

新型静电滤油机的特点及应用

谢尉扬，冯向东

（浙江浙能技术研究院有限公司，杭州310003）

汽轮机设备的润滑油及控制油质量直接影响到汽轮机运行的安全可靠性。油液中颗粒污染度是重要质量指标，目前有多种油处理方法可以有效降低油液的颗粒污染度。对机械过滤式滤油机、离心过滤式滤油机和电处理滤油机的性能特点进行分析对比，重点介绍了新型电处理滤油机的原理和性能特点，并且对新型电处理滤油机在发电厂中的实际应用效果进行评价。

静电滤油机；油质；颗粒污染度

0 引言

火力发电厂汽轮机润滑系统使用的汽轮机油和液压控制系统使用的抗燃油，在机组运行中有严格的油质指标要求[1-2]，重要的指标有黏度、颗粒污染度、水分、酸值、体积电阻率等，其中的颗粒污染度尤为重要，关系到汽轮机转子轴颈和轴承的磨损、控制系统电磁阀及伺服阀的灵活性，直接影响汽轮机设备的运行安全。汽轮机油的颗粒污染度质量指标一般要求不高于8级（NAS），抗燃油的颗粒污染度质量指标要求不高于6级（SAE）。

目前汽轮机设备向大容量、高参数方向发展，为了减小油动机结构尺寸，液压控制油也向着高压方向发展，随着对机组运行可靠性要求的提高，对汽轮机润滑油和抗燃油清洁度的要求也越来越高。为了保证机组运行中油质指标始终控制在标准范围内，需要对润滑油和抗燃油进行在线滤油处理，因此滤油机的选择及其处理效果将直接影响到汽轮机运行的可靠性。

1 滤油机的类型

根据过滤原理不同，针对颗粒污染处理的滤油方式可以分为机械过滤（含沉淀式）、离心过滤和电处理过滤，在实际工程中也经常将几种不同的处理方式进行综合应用[3-5]。

1.1 机械过滤式滤油机

油液中携带的大颗粒杂质可以通过沉淀式滤油设备去除，小颗粒杂质可以通过滤芯式设备去除。机械过滤式滤油机是通过滤芯截留油中的颗粒状杂质，其过滤效果与滤芯精度直接相关。过滤精度在3 μm以上的为普通滤芯，1～3 μm的为高精度滤芯，滤芯主要有网状、纸质、烧结、钢丝和磁性等形式，过滤精度目前最高可达1 μm。传统的机械式滤油机在电力系统中大量使用，国内外均有较多厂家生产供货。机械过滤式滤油机运行的阻力与滤芯精度及系统脏污程度有关，过滤精度越高相应阻力也越大。

滤芯过滤装置具有过滤精度高、使用方便、自动化程度较高等优点，在工程中应用广泛，在发电厂的润滑油系统、控制油系统以及变压器油处理系统中均有使用[6]。其缺点是滤芯的使用寿命比较短，工作中需频繁更换滤芯，工作不慎时还可能造成人为污染。另外，滤芯式过滤装置不能有效地滤除油液中的水分、胶状生成物和尺寸小于滤网孔径的杂物，所以在工程应用中，经常把这一技术与其他净化方法（如真空脱水等）联合使用，以达到最佳处理效果。

1.2 离心过滤式滤油机

离心过滤技术就是采用离心机对油箱内的油液进行净化处理，利用离心机将含有颗粒等污染物的油液高速旋转，使密度大于油液的杂质离心甩出，达到分离净油的目的。其优点是去除游离水及大颗粒杂质效果较好、处理能力大，缺点是去除小颗粒效果较差，且不能除去非游离水，在燃机电厂的燃油处理中有广泛的应用[7]，在汽轮机润滑油系统中也经常与机械过滤处理方式联合使用[8]。由于离心机高速旋转，设备噪音大，工作环境差，体积和重量也较大。

1.3 电处理滤油机

随着科技的进步，电处理滤油机已经研制成功并投放市场。该技术是利用油中颗粒自身带电荷或人为加电荷，使带正负电荷的颗粒相互吸引后再过滤，或者通过电极吸附带电颗粒以去除油中颗粒物。电处理滤油机根据其原理差异可分为电凝聚滤油机和静电滤油机。

1.3.1 电凝聚滤油机

采用BCA（平衡电荷集聚）技术，在油流中分2路放置正负电极，对油中的颗粒物污染物进行加载充电，一路加正电荷，另一路加负电荷，然后让被加了正负电荷的颗粒重新混合，由于正负电荷相互吸引，颗粒物会凝聚成团，从而使不易过滤的微小颗粒物在尺寸变大后被过滤去除，电凝聚处理的工艺流程见图1。

图1 电凝聚处理流程

电凝聚滤油机先进行预过滤处理，滤芯精度为3～5 μm，再通过充电混流装置对颗粒物进行凝聚，最后经过收集过滤器处理，能除去油系统内的油泥和胶质物，使汽轮机油或抗燃油长期保持高度清洁，其脱水型凝聚过滤器还具有一定的除水功能。从原理上可以看出，电凝聚滤油机除了充电混流这一环节外，其余与机械滤芯式过滤完全一样，但是由于其带电颗粒相互吸引凝聚后尺寸变大，因此细小颗粒也得以去除。电凝聚滤油机的优点是过滤精度较高，可以达到0.1 μm；缺点是一次通过的油液净化效率较低，油液流过装置的速度不宜太快，否则影响净化效果。

1.3.2 静电滤油机

EDC（静电滤油机）的原理是利用在电极上施加高压直流电（10 kV），电极间产生高压电场，带电粒子被吸引到相反极性的电极上，不带电的中性污染物则沿着电力线被吸引到就近的电极上。静电滤油机同时利用电气迁移、介质迁移这2种电气特性，可以高效地捕集所有的颗粒污染物，由于部分水分子也带电荷，故同时可去除微量水分。静电滤油机的工作原理见图2。

图2 静电净油机工作原理

静电滤油机的优点是：过滤精度非常高，最高可达0.03 μm，可去除油中的胶泥、胶质、氧化物、微量水分（500 mg/L以下）等，通过除去油中的氧化物，可以抑制油质的劣化。其大容量滤芯使用周期长（可捕集2 kg脏物），并适用于各种油液的净化。缺点是：一次通过的油液净化效率较低，油液流过静电滤油机的速度不宜太快，否则将降低净化效果。当油中存在游离水时，必须利用其它手段先去除游离水，再进行静电滤油。

静电滤油机可分为平行板电极式结构和圆柱形金属网电极式结构，后者的集粒体是由相互绝缘的金属网电极和纤维介质卷成的柱状结构，是一种改进的静电过滤器，性能优于前者。

2 各种滤油技术比较

机械滤芯过滤、离心式过滤、电处理过滤3种类型的滤油技术比较见表1。

机械滤芯式和电处理滤油机正常过滤后油质颗粒度均能小于NAS 5级水平，都符合目前汽轮机油或液压控制油的技术要求。离心式过滤只能去除大颗粒和游离水分，过滤精度较差。电处理滤油机由于工作原理不同于常规的机械式过滤，并且滤芯精度很高，能除去油中的油泥、胶质和金属氧化物等极细杂质，处理后油质可达NAS 3～4级甚至更高的水平。从处理原理及过滤精度来讲，电处理滤油机过滤精度及处理效果明显优于其他2种。

表1 3种类型滤油技术比较

3种类型的滤油机均可成套为移动式处理装置，尺寸较小，使用方便。机械滤芯式滤油机系统简单，所配的滤芯容量较小，滤芯更换相对频繁；电凝聚滤油机所配滤芯容量较大，更换周期较长；静电净油机所配滤芯容量最大，经常使用时可以4～5年更换1次。

从对细颗粒、氧化物、油泥等去除特性而言，电处理过滤的滤油机具有较大的技术优势。

3 新型静电滤油机的应用实例

某发电厂从日本进口了1台型号为EDKTSU型的静电滤油机，尺寸规格1 160 mm（长）× 725 mm（宽）×1 110 mm（高），电压380 V，功率1 kW，流量15 L/min，含4个净化筒，用于1号机组（1 000 MW）EH（抗燃油）控制油系统。在基建期油循环过程中就投入运行，表现出良好的过滤性能，与以往机械过滤方式比较，油循环时间可以缩短一半，油质指标达到NAS 4级。表2为某次油循环的油质颗粒度检测数据，可以看出：颗粒的去除效果很好，5～15 μm的颗粒度从3级降到0级，15～25 μm的颗粒度从2级降到0级，25～50 μm的颗粒度从4级降到1级。

图3为该厂1号机组A级检修后EH油系统投运静电滤油机情况，从颗粒度的变化曲线可以看出，颗粒度从最高的8级很快下降到6级，最终达到4级水平；油中杂质去除效果明显，对5～15 μm的小颗粒去除效果尤为显著。

表2 某1 000 MW机组静电滤油机进、出口油质颗粒度

图3 某1 000 MW机组A级检修后EH油颗粒度变化曲线

图4 为该厂2号机组（1 000 MW）运行的EH油颗粒度指标，从2016年2月开始投运静电滤油机，按合格指标NAS 6级统计，在静电滤油机投运前，采用机械滤芯式滤油机，合格率只有78%，颗粒度平均值为6.1级；在采用静电式滤油机后，合格率提高到100%，颗粒度平均值达3.6级。可见静电滤油机相比传统的机械滤芯式滤油机，过滤效果有明显提高。

图4 2号机组EH油颗粒度（NAS）情况

东南某发电厂4×600 MW机组，一直采用机械式过滤装置滤油，在2015年9月采购了1台移动式静电滤油机，轮流对4台机组的EH油进行滤油处理。1—4号机组在静电滤油机使用前后EH油颗粒度变化情况如表3所示。由表3数据可知，在静电滤油机使用前，1—4号机组EH油颗粒度检测共有10次超标，平均合格率77.95%，在使用静电滤油机后，总计仅1次超标，平均合格率达到98.6%。由此可见，使用静电滤油机后，颗粒度均值明显下降，颗粒度合格率显著提高。

表3 1—4号机组EH油颗粒度情况

上述6台机组在采用静电滤油机后，汽轮机控制系统的电磁阀和伺服阀均未发生卡涩现象。

4 结语

发电厂各类油系统所需的滤油机类型，可根据各类油系统不同的清洁度要求分别进行配置：燃油系统对颗粒度要求不高，配备离心式滤油机已经足够；普通的润滑油系统对颗粒度要求不是很高，配置机械式滤油机也能满足要求；液压控制油系统对颗粒度要求较高，应配置过滤精度高的机械式滤油机，或者采用新型电处理滤油机。相比而言，电处理类型的滤油机，过滤效果最好，对小颗粒、氧化物、油泥等杂质的去除率高，能有效提高油质颗粒度指标的合格率，防止液压控制系统中电磁阀以及伺服阀的卡涩事故，相应地提高汽轮机运行的安全可靠性。

[1]GB/T 7596-2008电厂运行中汽轮机油质量[S].北京：中国电力出版社，2008.

[2]GB/T 571-2014电厂用磷酸酯抗燃油运行维护导则[S].北京：中国电力出版社，2014.

[3]罗竹杰，吉殿平.火力发电厂用油技术[M].北京：中国电力出版社，2006.

[4]顾宏，邵关兴.汽轮机油净化技术和净油装置[J].华东电力，1997，25（8）∶25-29.

[5]张贤明.汽轮机油的变质与净化处理[J].汽轮机技术，1998，40（5）∶306-308.

[6]沈一平，何勇.立式过滤在线净油装置在有载调压变压器中的应用[J].浙江电力，2008，27（1）∶55-57.

[7]俞洪锋.燃机发电厂燃油分离机故障判断[J].浙江电力，2012，31（1）∶55-57.

[8]陈伟荣，裘明.汽轮机油净化装置浅析及选用[J].热力发电，2006，35（6）∶32-34.

（本文编辑：徐晗）

参考文献的作用及要求

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编辑部摘编

Characteristics and Application of a New Electrostatic Oil Purifier

XIE Weiyang，FENG Xiangdong

（Zhejiang Zheneng Technology Research Institute Co.，Ltd.，Hangzhou 310003，China）

The quality of turbine lube oil and control oil directly affects operation reliability of steam turbine. The degree of particle pollution is an important quality index for oil，and there are several treatment methods to raise the oil quality till now.The paper analyzes and compares the performance characteristics of the mechanical filter，centrifugal filter and electric treatment filter；in addition，it introduces the principle and performance characteristics of the new electrostatic oil purifier.In the final，the application effect of the new electric treatment oil purifier in the power plant is evaluated.

electrostatic oil purifier；oil quality；particle pollution degree

10.19585/j.zjdl.201705011

1007-1881（2017）05-0041-04

TK263.8+6

B

2017-03-30

谢尉扬（1966），男，教授级高级工程师，主要从事电力基建和生产技术管理工作。